随着单细胞蛋白质组学的出现,或许实验室可以避免从mRNA丰度来推断蛋白质水平。
如今,实验室可以生成大量的单细胞基因组和单细胞转录数据。在蛋白质组学中,高通量的单细胞方法还没有实现。单细胞蛋白质组学(sc-proteomics)这一新兴领域正在带来改变,或许有助于避免从细胞mRNA水平推断蛋白质。苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学的蛋白质组学研究员Ruedi Aebersold说,现在还处于早期阶段,但是能够计算出单细胞中的蛋白质并不是一个遥远的梦想。为了让这个梦想成为现实,实验室扫清了障碍。蛋白质比RNA或DNA更难研究,例如,它们更加多样,但最终研究人员可能能够整合单细胞mRNA和单细胞蛋白质组测量。
Aebersold说,20多年前,西北太平洋国家实验室的Richard Smith和他的同事们用一种叫做毛细管电泳-电喷雾电离傅里叶变换离子回旋共振质谱仪的技术鉴定了单个红细胞的血红蛋白。红细胞是一个特例,Aebersold说,因为它主要由血红蛋白组成。但这是也是单细胞分析。
最近的一种方法,Aebersold和他的同事Ben Collins称之为marriage across the ages。这项技术是由得克萨斯大学奥斯汀分校的Edward Marcotte、Eric Anslyn及其同事的实验室开发的,它可以以高度并行的方式生成单个蛋白质的氨基酸序列。一个衍生公司,Erisyon,已经开始商业化的单分子蛋白质测序器。
该方法涉及Edman测序,即在mass spec出现之前对蛋白质进行测序。蛋白质被裂解,肽段用识别荧光标记;然后将标记的肽段固定在玻璃盖玻片上。连续几轮Edman降解化学每次去除一个氨基酸和肽成像。研究小组发现,染料可以处理这一过程,但也出现了一些问题:染料脱落、不能很好地附着或荧光不足。
众多实验室前赴后继地采用了一系列不同的方法进行研究,多种不同进展的结合将使得我们越来越接近单细胞蛋白质组学这一梦想的实现。我们需要从细胞中有效地提取蛋白质、通过特定的表面进行富集、样品需求越来越少高敏感性质谱、增强识别灵敏度的标记技巧以及在质谱数据采集和计算处理方面的进展。尽管如此,最近的一些进展包括新的大规模数据采集方法和更多的已知光谱库,大大增加了挖掘数据的可能性。在技术开发的早期阶段,我们有多种多样的方式来获得信息。鉴于这一点,我们不能将所有的“鸡蛋放在同一个篮子里”。